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Douglas Marcus de Oliveira
RESÍDUO DE GRANITO COMO SUBSTITUIÇÃO AO
CIMENTO EM MATRIZES CIMENTÍCIAS
Trabalho de Conclusão de Curso
Curso de Engenharia de Produção Civil
Belo Horizonte, dezembro de 2010
RESÍDUO DE GRANITO COMO SUBSTITUIÇÃO AO
CIMENTO EM MATRIZES CIMENTÍCIAS
Trabalho de Conclusão de Curso
Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Produção Civil como requisito parcial para aprovação na disciplina Projeto de Fim de Curso
Orientador: Prof. Ricardo André Fiorotti Peixoto
Co-Orientador: Tatiana Nunes Oliveira
Belo Horizonte, dezembro de 2010
i
Dedico este trabalho primeiramente a Deus que
possibilitou esta caminhada até aqui. Aos meus
pais e irmão pelo incentivo. A Mariana pelo amor
e compreensão nos momentos difíceis. E a todos
que contribuíram de forma direta ou indireta para
conclusão desta pesquisa.
ii
Agradecimentos
Ao Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais pela
estrutura oferecida durante cinco anos.
Ao professor Ricardo Fiorotti, pela atenção e dedicação em
transmitir parte do seu conhecimento acadêmico.
Ao professor Conrado pela disponibilidade de equipamentos para
ativação mecânica do resíduo de granito.
Ao Grupo de Pesquisa RECICLOS porte cedido seu espaço físico,
equipamentos e toda sua infra-estrutura.
Ao professor José Roberto de Oliveira pela disponibilidade e auxílio
na condução dos experimentos especializados para caracterização do
resíduo de granito.
A Mestranda Tatiana pela atenção, conselhos e pela cessão do
material que foi pesquisado.
A todos os Mestres e Doutores que possibilitaram meu crescimento
profissional e pessoal.
Ao meu pai Antônio por ser o meu maior exemplo de
responsabilidade e honestidade.
A minha mãe Maria por ser o meu maior exemplo de fidelidade e
perseverança.
A Mariana, minha futura esposa, pelo amor dedicado durante estes
cincos de estudo.
A todos os servidores do CEFET, em especial ao Leandro, pela
cordialidade e disponibilidade oferecida durantes os ensaios laboratoriais
A todos que me deram força e me ajudaram de alguma forma,
recebam o meu agradecimento.
iii
“A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará ao seu tamanho original.”
Albert Einstein.
“Faça as coisas o mais simples que puder, porém não as mais simples.”
Albert Einstein
“A persistência é o caminho do êxito.”
Charles Chaplin.
iv
SUMÁRIO
RESUMO ........................................................................................................... vii
ABSTRACT ...................................................................................................... viii
LISTA DE FIGURAS .......................................................................................... ix
LISTA DE TABELAS ......................................................................................... xi
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ............................................................ xii
LISTA DE SÍMBOLOS E UNIDADES ............................................................... xiii
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1
1.1. Justificativa ............................................................................................... 2
2. OBJETIVOS ................................................................................................... 3
2.1. Objetivos Gerais ....................................................................................... 3
2.2. Objetivos Específicos ............................................................................... 3
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................... 4
3.1. Rochas Ornamentais ................................................................................ 4
3.1.1. Lavra de Matacões ....................................................................... 7
3.1.2. Lavra de Maciços Rochosos ......................................................... 8
3.1.3. Beneficiamento Primário ............................................................. 10
3.1.3.1. Tear de Lâminas.................................................................... 10
3.1.3.2. Talha-bloco de Discos Diamantados ..................................... 11
3.1.3.3. Fios Diamantados .................................................................. 12
3.1.4. Geração de Resíduos ................................................................. 13
4. MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................ 15
4.1. Cimento .................................................................................................. 15
4.2. Massa Específica ................................................................................... 15
4.3. Areia ....................................................................................................... 16
4.3.1. Composição Granulométrica ....................................................... 17
4.3.2. Massa Específica ........................................................................ 17
v
4.3.3. Teor de Umidade ........................................................................ 18
4.4. Resíduo de Granito ................................................................................ 18
4.4.1. Ativação Mecânica ...................................................................... 20
4.4.2. Análise Granulométrica ............................................................... 20
4.4.3. Composição Química e Mineralógica .......................................... 21
4.4.4. Massa Específica ........................................................................ 21
4.4.5. Índice de Atividade Pozolânica ................................................... 21
4.5. Matriz Cimentícia .................................................................................... 22
4.5.1. Dosagem .................................................................................... 22
4.5.2. Densidade de Massa no Estado Endurecido ............................... 23
4.5.3. Resistência à Compressão Axial ................................................. 24
4.5.3.1. Moldagem e Preparação dos Corpos-de-prova ..................... 24
4.5.3.2. Determinação da Carga de Resistência à Compressão......... 25
4.5.4. Resistência à Tração na Flexão .................................................. 26
4.5.4.1. Moldagem e Preparação dos Corpos-de-prova ..................... 26
4.5.4.2. Determinação da Carga de Resistência à Tração na Flexão . 27
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................... 29
5.1. Caracterização do Agregado Miúdo ....................................................... 29
5.1.1. Distribuição Granulométrica ........................................................ 29
5.1.2. Massa Específica ........................................................................ 30
5.1.3. Teor de Umidade ........................................................................ 30
5.2. Caracterização do Cimento .................................................................... 31
5.2.1. Massa Específica ........................................................................ 31
5.3. Caracterização do Resíduo de Granito ................................................... 31
5.3.1. Massa Específica ........................................................................ 31
5.3.2. Distribuição Granulométrica ........................................................ 32
5.3.3. Composição Química e Mineralógica .......................................... 34
5.3.4. Índice de Atividade Pozolânica (IAP) .......................................... 35
vi
5.4. Caracterização da Matriz Cimentícia ...................................................... 36
5.4.1. Densidade da Massa no Estado Endurecido ............................... 36
5.4.2. Resistência à Compressão Axial ................................................. 37
5.4.3. Resistência à Tração na Flexão .................................................. 39
6. CONCLUSÃO ............................................................................................... 41
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................................ 42
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 43
9. ANEXOS ....................................................................................................... 46
vii
RESUMO
A reciclagem de resíduos sólidos tem sido tema freqüente nos últimos anos e por
esse motivo propõe-se como contribuição o reaproveitamento do resíduo de
granito de forma sustentável aplicado como adições a matrizes cimentícias. Os
resíduos gerados na indústria de rochas ornamentais, tanto na etapa de
desdobramento quanto na de acabamento, são pouco reaproveitados e
dispostos no meio ambiente de forma inadequada. O presente trabalho tem
como objetivo analisar o resíduo gerado na etapa de corte de blocos e chapas
(lama) de granito, bem como avaliar as propriedades mecânicas de uma matriz
produzida com substituições de parte do cimento Portland por esse resíduo.
Para tanto foram moldados corpos de prova de matrizes com diferentes
combinações de teores de substituição do cimento por resíduo de granito (10% e
20%), em volume, e tempo de ativação mecânica (12 e 24 horas), comparando-
se com a matriz referência. Para cada idade das matrizes (1, 3, 7 e 28 dias)
realizaram-se ensaios mecânicos, tais como, resistência à compressão uniaxial e
resistência a tração na flexão. Os resultados mostraram que o resíduo não
possui característica pozolânicas e que as resistências mecânicas ficaram
aquém da matriz referência.
Palavras Chave
Ativação Mecânica, Matriz Cimentícias, Reciclagem, Resíduo de Granito.
viii
ABSTRACT
The recycling of solid waste has been a frequent theme in recent years; therefore
it is suggested that granite wastes may also the used as additives in cementitious
matrices for sustainability purposes. . The residue generated in the industry of
ornamental rocks, both in the stage of unfolding and finishing, is inadequately
discharged into the environment. The present work has as objective to analyze
the residue generated in the stage of granite plate cut, as well as evaluating the
mechanical properties of a matrix produced with replacement of Portland cement
with this residue. Samples with different substitution levels of the Potland cement
with granite residue (10% and 20%) were prepared and the mechanical strength
(compressive and flexural strength) compared with a reference matrix without
substitution at 1, 3, 7 and 28 days. The results showed that the residue does not
have pozzolanic effect and the mechanical strength is significantly lower than that
of the reference matrix.
Keywords
Activation Mechanics, Cementitious Matrices Granite Recycling, Residue.
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1 – Países Destinos das Exportações Brasileiras .................................................... 5
Figura 3.2 – Principais Núcleos de Reserva e Beneficiamento do ES. ................................... 6
Figura 3.3 – Lavra de Matacões. ........................................................................................... 7
Figura 3.4 – Lavra por bancadas. .......................................................................................... 8
Figura 3.5 – Lavra em fossa .................................................................................................. 9
Figura 3.6 – Lavra subterrânea. ............................................................................................. 9
Figura 3.7 – Tear de Multi-lâminas. ...................................................................................... 11
Figura 3.8 – Talha-bloco com Discos Diamantados. ............................................................ 12
Figura 3.9 – Corte com Fios Diamantados. .......................................................................... 12
Figura 3.10 – Processos de Desdobramento de Rochas Ornamentais. ............................... 13
Figura 3.11 – Tanque de Decantação de Resíduos. ............................................................ 14
Figura 4.1 – Ensaio de Massa Específica do Cimento. ........................................................ 16
Figura 4.2 – Ensaio de Massa Específica Areia. .................................................................. 18
Figura 4.3 – Resíduo de Granito Úmido. .............................................................................. 19
Figura 4.4 – Resíduo de Granito Seco. ................................................................................ 19
Figura 4.5 – Ativação Mecânica. .......................................................................................... 20
Figura 4.6 – Máquina de preparação da argamassa. ........................................................... 22
Figura 4.7 – Ensaio da densidade da massa no estado endurecido. ................................... 24
Figura 4.8 – Moldagem e Preparação CP`s para Ensaio de Compressão. .......................... 25
Figura 4.9 – Ensaio de resistência à compressão axial. ....................................................... 26
Figura 4.10 – Moldagem e Preparação CP`s para Ensaio de Tração na Flexão. ................. 27
Figura 4.11 – Ensaio de resistência à tração na flexão. ....................................................... 28
Figura 5.1 – Curva Granulométrica da Areia ........................................................................ 30
Figura 5.2 – Comparação Massa Específica da Areia, Cimento e Resíduos de Granito ...... 31
Figura 5.3 – Composição Granulométrica do RGN .............................................................. 32
Figura 5.4 – Composição Granulométrica do RGAM12 ....................................................... 33
Figura 5.5 – Composição Granulométrica do RGAM24 ....................................................... 33
Figura 5.6 – Índice de Atividade Pozolânica ........................................................................ 35
Figura 5.7 – Gráfico Comparativo da Densidade da Massa no Estado Endurecido ............. 36
Figura 5.8 – Gráfico Comparativo Referência x RGN (Compressão). .................................. 37
Figura 5.9 – Gráfico Comparativo Referência x RGAM12 (Compressão). ............................ 38
Figura 5.10 – Gráfico Comparativo Referência x RGAM24 (Compressão). .......................... 38
Figura 5.11 – Gráfico Comparativo Referência x RGN (Tração). ......................................... 39
x
Figura 5.12 – Gráfico Comparativo Referência x RGAM12 (Tração). ................................... 40
Figura 5.13 – Gráfico Comparativo Referência x RGAM24 (Tração). ................................... 40
xi
LISTA DE TABELAS
Tabela 4.1 – Componente do cimento Portland de alta resistência inicial ............................ 15
Tabela 5.1 – Porcentagem em massa retida acumulada da Amostra .................................. 29
Tabela 5.2 – Módulo de Finura, Dimensão Máx. e Mat. Pulverulento .................................. 29
Tabela 5.3 – Exigências Físicas Materiais Pozolânicos ....................................................... 32
Tabela 5.4 – Análise Química do Resíduo de Granito.......................................................... 34
Tabela 5.5 – Exigências Químicas Materiais Pozolânicos ................................................... 34
Tabela 5.6 – Resultados Resistência à Compressão Axial (IAP) ......................................... 35
Tabela 5.7 – Resultados Resistência à Compressão Axial .................................................. 37
Tabela 5.8 – Resultados Resistência à Tração na Flexão ................................................... 39
xii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ARI – Alta Resistência Inicial
BA – Bahia
CEFET-MG – Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
CP – Cimento Portland
Cp – Corpo-de-prova
ES – Espírito Santo
IAP – Índice de Atividade Pozolânica
IFES – Instituto Federal do Espírito Santo
IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas
NBR – Norma Brasileira
NM – Norma Mercosul
MG – Minas Gerais
PROPEMM – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
RCG – Resíduo de Corte de Granito
RECICLOS – Grupo de Pesquisa em Resíduos Sólidos Industriais CNPq
RGN – Resíduo de Granito In Natura
RGAM12 – Resíduo de Granito Ativado Mecanicamente por 12 horas
RGAM24 – Resíduo de Granito Ativado Mecanicamente por 24 horas
SEES-BA – Superintendência de Estudos Econômicos e Sociais da Bahia
xiii
LISTA DE SÍMBOLOS E UNIDADES
ºC – graus celsius
cm – centímetro
cm³ – centímetro cúbico
dm³ – decímetro cúbico
g – grama
g / cm³ – grama por centímetro cúbico
kg – kilograma
kg / m³ – kilograma por metro cúbico
MPa – megapascal
MPa/s – megapascal por segundo
mm - milímetro
m³ - metro cúbico
N – newton
N/s – newton por segundo
% – percentual
ρ – densidade
γ – massa específica
1
1. INTRODUÇÃO
O ramo de rochas ornamentais tem características semelhantes à uma indústria
tradicional. Trata-se de uma atividade extrativa cujos traços mais relevantes são: o
processamento de recursos naturais; o baixo investimento tecnológico e a reduzida
exigência em termos de escala mínima de produção (SPÍNOLA; GUERREIRO;
BAZAN, 2004).
As rochas ornamentais e de revestimento, também chamadas pedras naturais,
rochas lapídeas e rochas dimensionais, do ponto de vista comercial, são
classificadas apenas em mármores e granitos. Estas categorias correspondem a
90% da produção mundial. Os demais tipos são as ardósias, quartzitos, pedra
sabão, serpentinitos, basaltos e conglomerados naturais (PEITER et al, 2001).
Apesar do grande potencial econômico da indústria de rochas ornamentais, esta
gera a cada ano toneladas de resíduos que são liberados no meio ambiente de
forma indiscriminada e prejudicial. Dentre estes resíduos produzidos, a “lama de
granito” que é proveniente da serragem e polimento de chapas, é depositada em
tanques de decantação ou rejeitada diretamente no meio ambiente. Menezes et al.
(2002) e Gonçalves et al. (2002) comprovam que esta lama pode ser reaproveitada
em materiais cerâmicos e de concreto de forma sustentável.
McDonough (2006) e a Comissão Mundial para o Ambiente e o Desenvolvimento
(1987) desenvolvimento sustentável definiram sustentabilidade como a qualidade de
satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das
gerações futuras para satisfazer as suas próprias.
No universo da construção civil o conceito de desenvolvimento sustentável está
intimamente ligado ao desenvolvimento de construções sustentáveis. Santo (2010)
afirma que a construção sustentável consiste num sistema construtivo que promove
alterações conscientes, de forma a atender a necessidades de edificação, habitação
e utilização, e ainda preservar o meio ambiente bem como os recursos naturais, a
fim de garantir a qualidade de vida para as gerações atuais e futuras.
2
1.1. Justificativa
Observa-se que o volume de resíduos inorgânicos gerados a cada ano vem
crescendo em todo mundo e apresenta um dos maiores problemas da sociedade
moderna. Tradicionalmente esses resíduos são descartados indiscriminadamente no
meio ambiente ou depositados em aterros. Todavia, alternativas de reciclagem e
reutilização devem ser sempre pensadas como as primeiras alternativas para o seu
gerenciamento. Portanto faz-se necessário realizar este estudo a fim de buscar
introduzi-los novamente no ciclo produtivo da construção civil.
3
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivos Gerais
Avaliar a viabilidade técnica da utilização do resíduo de corte de granito na
construção civil como substituição ao cimento em matrizes cimentícias.
2.2. Objetivos Específicos
São objetivos específicos deste trabalho:
Ativar mecanicamente o resíduo em um Moinho de Bolas;
Caracterizar química e fisicamente o resíduo;
Produzir matriz cimentícia com adição de resíduo processado em
substituição ao cimento.
Determinar as características mecânicas (resistência à compressão axial e
resistência à tração na flexão) da argamassa produzida.
4
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1. Rochas Ornamentais
As rochas ornamentais são basicamente subdivididas do ponto de vista comercial,
em granitos e mármores. Os granitos correspondem às rochas silicáticas, enquanto
os mármores englobam as rochas carbonáticas. Alguns outros tipos incluídos no
campo das rochas ornamentais são os quartzitos, serpentinitos, travertinos e
ardósias. (ABIROCHAS, 2010).
Segundo FILHO (2006), as rochas ornamentais são utilizadas como revestimento
interno e externo de paredes, pisos, pilares e outras formas de acabamento. Servem
também como matéria-prima para peças isoladas de estruturas, tampos e pés de
mesa, balcões, lápides e arte funerária em geral, além de edificações.
Segundo MONTANI (2005 apud FILHO, 2006), o mercado mundial de rochas
ornamentais e de revestimento tem alcançado taxas médias anuais de 7% de
aumento na produção. A indústria extrativa global de pedras naturais evoluiu do
nível de produção de 1,8 milhões de toneladas na década de 20 do século passado,
para 81,25 milhões de toneladas no ano de 2004, quando mármores, granitos e
outros tipos de rochas constituíram, respectivamente, 53,9%, 40,6%, 5,5% da
produção mineral mundial.
O mercado mundial de rochas ornamentais produz aproximadamente 55 milhões de
toneladas/ano e movimenta cerca de US$ 40 bilhões/ano em rochas brutas e
processadas. O Brasil está inserido neste contexto com uma produção média anual
de 5,2 milhões de toneladas, menos de 10% da produção mundial, e uma
movimentação de US$ 2,1 bilhões/ano, possuindo os Estados Unidos como seu
maior consumidor (Fig. 3.1). Mesmo com esses números aparentemente
expressivos, a participação do Brasil no mercado internacional de rochas
processadas é pequena em relação aos seus principais concorrentes, China e Índia.
No âmbito regional os Estados de Minas Gerais (MG), Espírito Santo (ES) e Bahia
(BA) correspondem a 80% da produção brasileira, com a liderança do Estado do
Espírito Santo (PEITER et al. 2001).
5
Figura 3.1 – Países Destinos das Exportações Brasileiras (ABIROCHAS, 2010)
Atividades produtivas de extração e beneficiamento estão presentes em grande
parte dos municípios capixabas, destacando-se um conjunto de municípios na região
noroeste e outro na região sul (Fig. 3.2), ABIROCHAS (2010).
De acordo com KASCHNER (2004), o Estado do Espírito Santo tem grande
importância no setor de rochas ornamentais, dado que 1.137 dos 1.500 teares
existentes no Brasil encontram-se neste Estado. Além disso, 900 foram nele
projetados, desenvolvidos e fabricados. O autor ainda afirma que este Estado
possuía menos de dez empresas exportadoras em 1996 e atualmente possui mais
de 250.
Como a competitividade no mercado de rochas ornamentais está intimamente ligada
à tecnologia, o investimento em pesquisa neste setor é de extrema importância para
o Brasil alcançar melhores posições no mercado internacional.
6
Figura 3.2 – Principais Núcleos de Reserva e Beneficiamento do ES (SEES – BA, 2010).
A extração das rochas ornamentais inicia-se com a realização de uma pesquisa de
solo, onde se levanta o potencial e qualidade das rochas, dentre outras
características. Esta etapa torna-se de fundamental importância para as etapas
subseqüentes e deve ser feita por profissionais qualificados, geralmente geólogos e
engenheiros de minas. Todo este estudo preliminar precisa ser baseado em critérios
técnicos, condicionantes geológicas (regionais e locais), estimativas de reservas e
constituintes físico-química da rocha que deliberam sobre a viabilidade da lavra, ou
concluem sobre a melhor forma de extração, evitando perdas e conseqüentemente
menores impactos. Para MATTA (2003), as lavras de rochas ornamentais são
geralmente executadas a céu aberto, mas existem extrações subterrâneas. Ainda de
7
acordo com o autor são dois os tipos de extração das rochas ornamentais: a lavra de
matacões e a lavra de maciços rochosos.
3.1.1. Lavra de Matacões
MATTA (2003) define matacões como corpos de rocha arredondados, que se
destacam do maciço rochoso devido ao intemperismo físico, químico e biológico ao
longo de grandes períodos na escala geológica. Todo esse processo é denominado
esfoliação esferoidal.
A lavra é realizada em várias frentes, geralmente próxima por motivos econômicos,
devendo os matações apresentar dimensões apropriadas e quantidades suficientes
que permitam o desdobramento de um número razoável de blocos. As dimensões
viáveis economicamente dos corpos precisam ser na ordem de dezenas de metros
cúbicos. No entanto, volumes de 6 ou 7m³ podem ser lavrados com lucro quando
são constituídos por material de alto valor. (MATTA, 2003).
Segundo SOUSA (2007) as atividades de extração envolvem a marcação de furos
para detonação, perfuração, colocação de explosivos, detonação e, posteriormente,
enquadramento dos blocos, utilizando-se processos de afeiçoamento manual
aproveitando as direções de clivagem naturais da rocha, como pode ser visto na Fig.
3.3.
Figura 3.3 – Lavra de Matacões (MATTA, 2003).
8
3.1.2. Lavra de Maciços Rochosos
Os maciços rochosos são grandes massas de rochas provenientes da
materialização do magma que se resfria durante os períodos geológicos e emergem
na superfície devido à erosão (MATTA, 2003).
Ainda segundo MATTA (2003), ao contrário dos matacões, a lavra nos maciços
precisa de uma maior aplicação de técnicas de extração. Os maciços rochosos
proporcionam mais segurança na produção de um material qualquer, pois são mais
acessíveis a um planejamento de extração e porque possuem um maior controle
quantitativo e qualitativo da produção.
Existem cinco formas de extrair rochas de um maciço rochoso (MATTA, 2003).
Esses métodos são:
• Lavra por bancadas (Fig. 3.4);
• Lavra por painéis verticais;
• Lavra por desmoronamento;
• Lavra em fossa ou poço (Fig. 3.5);
• Lavra subterrânea (Fig. 3.6).
Figura 3.4 – Lavra por bancadas (MATTA, 2003).
9
Figura 3.5 – Lavra em fossa (MATTA, 2003).
Figura 3.6 – Lavra subterrânea (MATTA, 2003).
Segundo FILHO (2006) e SOUSA (2007) o processo de beneficiamento de rochas
ornamentais é subseqüente ao da lavra e realizado através de duas etapas:
beneficiamento primário e secundário.
10
3.1.3. Beneficiamento Primário
Conhecido por desdobragem ou serragem, este beneficiamento corresponde ao
processo de corte dos blocos em chapas com espessuras variadas e próximas
daquelas destinada ao mercado consumidor. Representa o primeiro passo em
relação à agregação de valor ao material proveniente das pedreiras. (SOUSA,
2007).
FILHO (2006) define que para este primeiro beneficiamento são utilizadas três
tecnologias de corte: tear de lâminas, talha-bloco de discos diamantados e o fio
diamantado.
3.1.3.1. Tear de Lâminas
Segundo STELLIN Jr. (1998, apud GONÇALVES, 2000), a tecnologia do corte dos
blocos realizados com teares é a mais difundida devido à maior flexibilidade, elevada
produtividade, custo relativamente mais reduzido, além de uma boa relação
custo/benefício do investimento inicial.
Os teares são equipamentos vigorosos que possuem quatro colunas de sustentação
e um quadro que realiza movimentos pendulares. Esse quadro possui múltiplas
lâminas de aço carbono, dispostas longitudinalmente, umas paralelas as outras (Fig.
3.7). Coloca-se o bloco sob o quadro, e o movimento oscilatório faz o
processamento do corte. Para otimização do corte e resfriamento das lâminas o
bloco é molhado por uma polpa abrasiva cuja composição é água (como elemento
lubrificante), granalha de aço como um sistema abrasivo e cal para evitar a oxidação
(SOUSA, 2007).
11
Figura 3.7 – Tear de Multi-lâminas (FILHO, 2006).
3.1.3.2. Talha-bloco de Discos Diamantados
Segundo SOUSA (2007), nesses equipamentos o corte dos blocos é realizado por
discos diamantados, de diâmetros variáveis, com competência para cortes de
grandes profundidades. FILHO (2006) descreve esta máquina de desdobramento de
blocos com uma estrutura de sustentação por colunas metálicas/concreto que
suportam uma trave ou ponte, na qual estão instalados o mandril e o conjunto de
acionamento dos discos (Fig. 3.8).
A utilização desses equipamentos é recente e pouco difundida em relação aos
teares. São apropriados para determinados tipos de desdobramentos e sua
aplicação só foi possível devido ao avanço tecnológico de diamantes em
ferramentas de cortes e com a diminuição dos custos das máquinas diamantadas.
(FILHO, 2006).
Segundo CHIODI FILHO (1995, apud FILHO, 2006), os talha-blocos têm uma
produtividade 10 % maior que os teares, em média. O autor ainda frisa que os
blocos podem ser desdobrados em várias formas, devido a sua movimentação nos
mais variados ângulos, e por isso são mais versáteis que os teares.
12
Figura 3.8 – Talha-bloco com Discos Diamantados (FILHO, 2006).
3.1.3.3. Fios Diamantados
FILHO (2006) salienta que o funcionamento do equipamento de corte com fio
diamantado é bastante simples. Ele é constituído de um conjunto de polias
acionadas por um motor, o qual imprime uma velocidade e um tensionamento ao fio
diamantado (Fig. 3.9). KASCHNER (1996, apud FILHO, 2006) evidencia que essas
máquinas estão disponíveis no mercado e com seu uso corrente. Alguns fabricantes
já disponibilizaram, para a indústria de desdobramentos, exemplares que permitem o
corte programado em curvas e, portanto, a execução de cortes em forma e
desenhos antes inimagináveis.
Figura 3.9 – Corte com Fios Diamantados (FILHO, 2006).
13
3.1.4. Geração de Resíduos
Os processos de extração, serragem e acabamento são responsáveis por toda a
produção de resíduo gerado na industrialização de rochas ornamentais. A Fig. 3.10
demonstra todas as etapas do desdobramento, bem como todos os momentos em
que são gerados os resíduos. Tais resíduos são: os resíduos da extração, os
resíduos do processo de corte e serragem (RCG), e o resíduo da etapa de
beneficiamento.
Figura 3.10 – Processos de Desdobramento de Rochas Ornamentais (GONÇALVES, 2000).
Segundo SOUSA (2007) a lama abrasiva (água, granalha, cal e rocha moída) é o
principal resíduo produzido na etapa serragem de rochas ornamentais. O Estado do
Espírito Santo produz aproximadamente 4.000 toneladas de rejeitos por mês. A lama
abrasiva é acumulada em torno das serrarias nos tanques de decomposição (Fig.
3.11), a céu aberto, sem nenhum plano de prevenção contra os danos provocados a
natureza, bem como aos mananciais de rios.
14
Figura 3.11 – Tanque de Decantação de Resíduos (lama) (SOUSA, 2007).
O volume de resíduo gerado pelo beneficiamento de rochas ornamentais (mármores
e granitos) é bastante relevante. Contudo, oscilações nestes valores existem devido
às variações de demanda do mercado consumidor. O volume total do pó produzido
no processo de serragem é bastante significativo, capaz de gerar problemas de
transporte, estocagem, econômicos, de manutenção dos depósitos e ambiental
(GONÇALVES, 2000).
15
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1. Cimento
O cimento CPV - ARI é um “aglomerante hidráulico que atende as exigências de alta
resistência inicial, obtido pela moagem de clinquer Portland, constituído em sua
maior parte de silicatos de cálcio hidráulicos, ao qual se adiciona, durante a
operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio”.
(ABNT NBR 5733/1991). Durante a moagem é permitido adicionar a esta mistura
materiais carbonáticos, em teores apresentados na Tab. 4.1 abaixo.
Tabela 4.1 – Componente do cimento Portland de alta resistência inicial
Componentes (% em massa)
Sigla Clínquer + sulfatos de cálcio
Material carbonático
CPV – ARI 100 – 95 0 – 5
O cimento utilizado no experimento foi o CPV – ARI em virtude da sua alta
resistência em baixas idades e também por possuir pequenas quantidades de
adição mineral.
4.2. Massa Específica
A massa específica do cimento foi determinada de acordo com a ABNT NBR NM
23/2000 que prescreve o método de determinação da massa específica do cimento
portland e outros materiais em pó, por meio do frasco de Le Chatelier (Fig. 4.1).
A norma especifica que o reagente a ser utilizado deve ser um líquido que não reaja
quimicamente com o material e que tenha densidade igual ou superior a 0,731 g/cm³
a 15°C, e inferior à dos materiais a serem ensaiados. Portanto, o líquido escolhido
para o ensaio foi o querosene que possui densidade igual a 0,8 g/cm³.
16
O ensaio consiste em determinar a massa específica conforme a expressão a
seguir.
γ � �
� �g cm³⁄ (4.1)
Onde:
γ = massa específica do material ensaiado em g/cm³;
m = massa do material ensaiado em gramas;
V = volume deslocado pela massa do material ensaiado (V2 – V1), em
centímetros cúbicos.
Figura 4.1 – Ensaio de Massa Específica do Cimento.
4.3. Areia
O agregado miúdo empregado na produção dos corpos de prova para análise das
propriedades mecânicas foi uma areia média disponível no mercado local (Praça
Belo Horizonte), que se apresenta de acordo com prescrições estabelecidas pela
normalização ABNT NBR 7211/2005. Para análise da atividade pozolânica do
resíduo de granito foi utilizada uma areia normatizada do IPT.
17
4.3.1. Composição Granulométrica
O ensaio de determinação da composição granulométrica do agregado miúdo,
utilizado na fabricação da argamassa, foi realizado de acordo com a ABNT NBR NM
248/2003.
A NBR prescreve como massa mínima, amostra de 300g para realização do ensaio.
Utilizou-se 500g da amostra de areia para o peneiramento. Estas foram secas em
estufa por 24 horas e logo depois esfriadas à temperatura ambiente. Após este
procedimento a amostra foi peneirada e posteriormente realizada a pesagem das
quantias retidas em cada peneira. Por determinação da mesma norma, esse ensaio
foi realizado duas vezes e o resultado final foi a média das duas determinações.
Obteve-se a dimensão máxima característica correspondente à abertura, em
milímetros, da malha da peneira da porcentagem retida acumulada imediatamente
inferior a 5% em massa. O módulo de finura foi obtido através da soma das
porcentagens retidas acumuladas, nas peneiras da série normal dividido por 100.
4.3.2. Massa Específica
A determinação da massa específica do agregado miúdo foi realizada conforme as
diretrizes da ABNT NBR 9776/1987, por meio da utilização do frasco de Chapman.
O ensaio tem o objetivo de determinar a massa específica da amostra de acordo
com a expressão abaixo.
γ ��
��� �g cm³⁄ (4.2)
Onde:
γ = Massa Específica do agregado miúdo expressa em g/cm3,
L = Leitura do frasco (volume ocupado por água - agregado miúdo).
Figura
4.3.3. Teor de Umidade
O ensaio para a determinação do teor de u
acordo com a ABNT NBR 9939/1987.
em seu estado seco ao ar e também
calculado através da expressão
Tu = Pu
Onde:
Pu = Peso Úmido
Ps = Peso Seco
4.4. Resíduo de Granito
Foi utilizado como adição um resíduo
Itapemirim, E.S., oriundo do processamento de blocos.
Tal resíduo foi colhido em pista de corte em que se processam apenas granito. A
lama apresenta-se com a
quando seca (Fig. 4.4). A amostra foi retirada após desdobramento de blocos de
Figura 4.2 – Ensaio de Massa Específica Areia.
Teor de Umidade
O ensaio para a determinação do teor de umidade da amostra
NBR 9939/1987. Conforme a norma, as amostras são pesadas
em seu estado seco ao ar e também secas em estufa a 105°C. O teor de
calculado através da expressão a seguir.
Tu = Pu – Ps x 100 (%) (4.3) Ps
Resíduo de Granito
Foi utilizado como adição um resíduo de granito proveniente de Cachoeiro de
oriundo do processamento de blocos.
resíduo foi colhido em pista de corte em que se processam apenas granito. A
com a coloração escura, quando úmida (Fig.
. A amostra foi retirada após desdobramento de blocos de
18
midade da amostra foi executado de
Conforme a norma, as amostras são pesadas
O teor de umidade é
de granito proveniente de Cachoeiro de
resíduo foi colhido em pista de corte em que se processam apenas granito. A
(Fig. 4.3) e mais clara
. A amostra foi retirada após desdobramento de blocos de
19
granito em teares de fio diamantado (corte não metálico), assim, se apresenta
ausente de granalha proveniente dos processos tradicionais de corte.
Esta amostra foi acondicionada em recipientes plásticos, identificados e lacrados em
sua origem. O transporte se deu para o laboratório multiusuário do Grupo de
Pesquisa RECICLOS, localizado no Centro Federal de Educação Tecnológica de
Minas Gerais (CEFET-MG).
Figura 4.3 – Resíduo de Granito Úmido.
Figura 4.4 – Resíduo de Granito Seco.
20
4.4.1. Ativação Mecânica
Após a secagem do material em estufa a 105°C, a moagem do material foi realizada
em um moinho de bolas cerâmico de diâmetro igual a 36cm e comprimento igual a
46cm, conforme a Fig. 4.5. A ativação mecânica se deu durante 12 e 24 horas.
Obtiveram-se, assim, amostras de Resíduo de Granito Ativado Mecanicamente
durante 12 horas (RGAM12) e 24 horas (RGAM24), respectivamente. Assim, as
substituições foram efetuadas com três tipos de materiais: Resíduo de Granito In
Natura (RGN), RGAM12 e RGAM24.
(a)
(b)
Figura 4.5 – Ativação Mecânica.
(a) Amostras Ativadas Mecanicamente (b) Moinho de Bolas
4.4.2. Análise Granulométrica
A análise granulométrica foi realizada com uso do equipamento Mastersizer 2000.
Inicialmente a amostra foi dispersa em 50ml de água deionizada e foi levada a
ultrassom em amplitude 30 por 4 minutos. Preencheu-se o compartimento de
amostra com água deionizada e o material foi adicionado gradualmente até atingir a
obscuração necessária para realização da medida. A dispersão foi mantida sob
agitação de 1750 rpm por 30 minutos. Os parâmetros utilizados nos cálculos foram
sensibilidade normal e partícula esférica. Para o cálculo das curvas de distribuição
granulométrica foi utilizada a Teoria de Fraunhofer, pois se trata de uma mistura de
índice de refração desconhecido. Por ser uma aproximação, essa teoria possui uma
grande limitação, pois para partículas muito pequenas, o resultado apresenta erro
significativo.
21
A análise de densidade foi realizada em um picnômetro a hélio (He) AccuPyc 1330
Pycnometer da Micrometics Intrument Corporation. A amostra foi seca em estufa a
60°C até peso constante. Na cubeta do picnômetro colocou-se volume suficiente
para encher aproximadamente 1/3 da capacidade do cadinho, equivalendo ao
volume calibrado, cujo peso foi determinado em balança analítica. Foram realizadas
15 purgas antes do início da leitura. O resultado obtido é decorrente da média de
cinco leituras. Este método foi executado nas amostras de RGN, RGAM12 e
RGAM24
4.4.3. Composição Química e Mineralógica
A composição química do resíduo de granito foi obtida por via úmida e a composição
mineralógica por difração de raios x (DRX), método do pó, conduzido pelo
equipamento Bruker-AXS D5005 (feixe paralelo de raios X, radiação Co Kα (35
kV/40 mA; velocidade do goniômetro de 0,02o 2θ por passo com tempo de contagem
de 1,0 segundo por passo e coletados de 5 a 80º 2θ). A interpretação qualitativa de
espectro foi efetuada por comparação com padrões contidos no banco de dados
PDF02 (ICDD, 1996) em software Bruker DiffracPlus. O ensaio foi realizado nos
laboratórios do Instituto Federal do Espírito Santo (IFES) através do Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais (PROPEMM)
4.4.4. Massa Específica
A massa específica das três amostras (RGN, RGAM12 e RGAM24) foi determinada
de acordo com a ABNT NBR NM 23/2000. O método utilizado foi o mesmo descrito
para a determinação da massa específica do cimento.
4.4.5. Índice de Atividade Pozolânica
A determinação do Índice de Atividade Pozolânica (IAP) com cimento foi realizada
de acordo com ABNT NBR 5752/1992. O método consiste na produção de duas
argamassas distintas: (i) A, sem substituição do cimento, e (ii) argamassa B, com
substituição de 35% do volume absoluto do cimento. O índice de consistência
estabelecido é de 225±5 mm, conforme a ABNT NBR 7215/1996, e o número de
22
amostragem são de três corpos de prova cilíndricos (Cp`s). Neste trabalho foi
moldado quatro Cp`s para cada tipo de argamassa. Como a quantidade de amostras
a serem analisadas eram três, foram moldados um total de 16 Cp`s.
Após a moldagem dos Cp`s, estes foram colocadas em cura úmida durante 28 dias.
Foi feito, ainda, a ruptura à compressão dos Cp`s de acordo com as recomendações
da NBR 7215. O IAP é definido pela expressão abaixo.
IAP ����
��� x 100 �% (4.4)
Onde:
fcB = Resistência média, aos 28 dias, dos CP`s da argamassa B,
fcA = Resistência média, aos 28 dias, dos CP`s da argamassa A.
4.5. Matriz Cimentícia
4.5.1. Dosagem
De acordo com as prescrições da ABNT NBR 7215/1996, os corpos de prova da
matriz cimentícia foram confeccionados com o traço composto de uma parte de
cimento, três de areia, em massa, e com relação água/cimento de 0,48, determinada
segundo dosagens em atendimento ao espalhamento da argamassa obtida na mesa
de fluxo.
Figura 4.6 – Máquina de preparação da argamassa.
23
4.5.2. Densidade de Massa no Estado Endurecido
O ensaio de densidade de massa no estado endurecido foi realizado segundo
prescrições da ABNT NBR 13280/2005.
Para este ensaio foram usados três corpos de prova, secos a temperatura ambiente,
com dimensões 4cmx4cmx16cm e 28 dias de idade. As determinações das
dimensões foram adquiridas através de um paquímetro, de capacidade de 300 mm.
A altura, largura e do comprimento de cada corpo-de-prova foram registradas em
centímetros. Para cada CP, obtêm-se também suas respectivas massas.
O volume dos corpos-de-prova é determinado em centímetros cúbicos, a partir das
medidas da largura (L), da altura (H) e do comprimento (C) através da equação
apresentada a seguir.
V � L � H � C �cm³ (4.5)
Onde:
L = Largura, em centímetros;
H = Altura, em centímetros;
C = Comprimento, em centímetros.
E o valor da densidade de massa no estado endurecido é conhecido através da
seguinte equação.
!"á# �$
�� 1000 �Kg/m³ (4.6)
Onde:
M = massa Cp seco a temperatura ambiente (g);
V= volume (cm3).
24
(a)
(b)
(c)
Figura 4.7 – Ensaio da densidade da massa no estado endurecido.
(a) Medição do comprimento (b) Medição da largura (c) Medição da Massa.
4.5.3. Resistência à Compressão Axial
4.5.3.1. Moldagem e Preparação dos Corpos-de-prova
A confecção dos corpos-de-prova cilíndricos foi realizada segundo as prescrições da
ABNT NBR 7215/1996. A matriz foi preparada por meio de um misturador mecânico
e compactada manualmente nos moldes, preenchendo-os com quatro camadas
aproximadamente iguais, recebendo cada camada 30 golpes uniformes com um
soquete.
Os moldes que contêm os corpos-de-prova foram desmoldados com 24 horas,
identificados e imersos em um recipiente contendo água não corrente. Os CP`s
foram rompidos nas idades de 1, 3, 7 e 28 dias, sendo todos devidamente capeados
com uma mistura de enxofre (Fig. 4.8).
25
(a) (b)
(c)
(d)
Figura 4.8 – Moldagem e Preparação CP`s para Ensaio de Compressão.
(b) Moldes Cilíndricos (b) CP`s Desmoldados e Identificados (c) Processo de Cura (d)
Capeamento com Enxofre.
4.5.3.2. Determinação da Carga de Resistência à Compressão
O ensaio de resistência à compressão dos corpos-de-prova cilíndricos foi executado
conforme a ABNT NBR 7215/1996. O método compreende na determinação da
resistência à compressão de corpos-de-prova cilíndricos de 50 mm de diâmetro e
100 mm de altura. A velocidade do carregamento da máquina de ensaio foi
equivalente a 0,25±0,05 MPa/s. A Fig. 3.8 representa o corpo-de-prova na cápsula
de rompimento e pronta para ser ensaiada. Ao usar prensas para concreto em
corpos de prova de dimensões 5X10cm, corre-se o risco de romper o Cp por
cisalhamento, visto que a rótula do equipamento é proporcional aos corpos de prova
de 15X30 e 10X20cm. Para corrigir esse problema, emprega-se o dispositivo de
RILEM com rótula apropriada para o Cp de 5X10cm. Por isso, utilizou-se este
dispositivo para melhorar a transferência de carga do sistema ao Cp.
26
Figura 4.9 – Ensaio de resistência à compressão axial.
4.5.4. Resistência à Tração na Flexão
4.5.4.1. Moldagem e Preparação dos Corpos-de-prova
A confecção dos corpos-de-prova cilíndricos foi realizada seguindo as prescrições
da ABNT NBR 13279/2005. A moldagem dos corpos-de-prova foi feita em moldes de
dimensões 40 x 40 x 16 mm. O molde foi preso à mesa de adensamento e uma
quantidade da matriz introduzida diretamente em cada compartimento do molde.
Logo após, aplica-se 30 quedas na primeira e segunda camada, através da mesa de
adensamento rasando os corpos-de-prova em seguida. Os moldes que contêm os
corpos-de-prova foram desmoldados com 24 horas, identificados e imersos em um
recipiente contendo água não corrente. Os CP`s foram rompidos nas idades de 1, 3,
7 e 28 dias (Fig. 4.10)
27
(a)
(b)
(c)
Figura 4.10 – Moldagem e Preparação CP`s para Ensaio de Tração na Flexão.
(a) Molde Prismático (b) Moldagem CP`s (c) CP`s Desmoldados e Identificados.
4.5.4.2. Determinação da Carga de Resistência à Tração na Flexão
O ensaio de resistência à tração na flexão foi realizado segundo especificações da
ABNT NBR 13279/2005. Os corpos-de-prova foram posicionados nos dispositivos de
apoio do equipamento de ensaio que estão distantes entre si (100,0 ± 0,5) mm e a
carga foi aplicada centralizadamente entre os apoios, de modo que a face rasada
não entrou em contato com os dispositivos de apoio, nem com o dispositivo de
carga. Aplicou-se então uma carga de (50 ± 10) N/s até a ruptura do corpo-de-prova.
A resistência à tração na flexão é calculada de acordo com a equação a seguir.
'( �),�+, ·.
/ ³ �MPa (4.7)
Onde:
Rf = resistência à tração na flexão, em MPa;
28
Ff = carga aplicada verticalmente no centro do prisma, em N;
L = distância entre os suportes, em mm.
Figura 4.11 – Ensaio de resistência à tração na flexão.
APOIO APOIO
APLICAÇÃO DE CARGA
29
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1. Caracterização do Agregado Miúdo
5.1.1. Distribuição Granulométrica
Os resultados do ensaio de granulometria da amostra de areia foram obtidos de
acordo com a ABNT NBR NM 248/2003 e relacionam-se à média das duas amostras
analisadas, de acordo com as prescrições normativas.
As Tabelas 5.1 e 5.2 mostram a porcentagem média retida acumulada da areia, o
módulo de finura, a dimensão máxima do agregado e o teor de material pulverulento
presente na amostra. A Fig. 5.1 representa a distribuição da curva granulométrica.
Tabela 5.1 – Porcentagem em massa retida acumulada da Amostra
Peneira ABNT
(mm)
Porcentagem em massa retida acumulada, nas peneiras ABNT
Zona Ótima % Zona Utilizável % Areia %
9.5 0% 0% 0% 0% 0% 6.3 0% 0% 0% 7% 0% 4.8 0% 5% 0% 10% 0% 2.4 10% 20% 0% 25% 1% 1.2 20% 30% 5% 50% 9% 0.6 35% 55% 15% 70% 38% 0.3 65% 85% 50% 95% 74% 0.15 90% 95% 85% 100% 93%
Tabela 5.2 – Módulo de Finura, Dimensão Máx. e Mat. Pulverulento
Módulo Finura 2,15 Dimensão. Máxima (mm) 2,4 Material Pulverulento (%) 3,4
30
Figura 5.1 – Curva Granulométrica da Areia
A partir dos resultados pode-se concluir que a areia utilizada possui as prescrições
estabelecidas pela norma ABNT NBR 7211/2005. A curva granulométrica da
amostra está dentro da zona utilizável, seu módulo de finura está entre 1,55 e 2,20 e
percentual de materiais pulverulentos está abaixo de 5%.
5.1.2. Massa Específica
A massa específica da areia utilizada como agregado miúdo foi obtida de acordo
com a ABNT NBR 9776/1987. O resultado da massa específica foi 2,56 g/cm³, que é
a média de duas amostras analisadas, conforme prescrições normativas.
5.1.3. Teor de Umidade
Os resultados do ensaio para a determinação do teor de umidade das amostras
foram obtidos conforme a ABNT NBR 9939/1987. O resultado do teor de umidade foi
1,16% e relaciona-se à média de três amostras analisadas, conforme prescrições
normativas.
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
70,0%
80,0%
90,0%
100,0%0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,1 1 10
Pas
san
te
Ret
ida
Diâmetro partículas (mm)
Zona ótima Zona utilizável Amostra
31
5.2. Caracterização do Cimento
5.2.1. Massa Específica
A massa específica da amostra do Cimento CPV-ARI foi obtida de acordo com a
ABNT NBR NM 23/2000. O resultado foi de 3,12 g/cm³, que é a média de duas
amostras analisadas, conforme prescrições normativas.
5.3. Caracterização do Resíduo de Granito
5.3.1. Massa Específica
O resultado da massa específica das amostras RGN, RGAM12, RGAM24 foram
2,63, 2,73 e 2,75 g/cm³, respectivamente. A Fig. 5.2 apresenta uma comparação
entre os resultados da massa específica da areia, do cimento e dos resíduos de
granito.
Figura 5.2 – Comparação Massa Específica da Areia, Cimento e Resíduos de Granito
2,65
3,12
2,632,73 2,75
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
Mas
sa E
spec
ífic
a (g
/cm
³)
Cimento RGN RGAM12 RGAM24Areia
32
Com base no gráfico percebe-se um aumento na massa específica do RGAM12 e
RGAM24, em relação ao resíduo natural, devido à ativação mecânica. Verifica-se
também que em relação aos tempos de ativação, 12 e 24 horas, não houve um
ganho significativo nas massas específicas.
5.3.2. Distribuição Granulométrica
De acordo com a norma ABNT NBR 12653/1992, os materiais pozolânicos podem
ser classificados em três classes: pozolanas naturais (N), cinza volante (C), outras
pozolanas (N).
As distribuições granulométricas das amostras de RGN, RGAM12 e RGAM 24 estão
apresentadas nas Fig. 5.3, 5.4 e 5.5 a seguir. As tabelas com os volumes de cada
dimensão dos grãos estão em anexo, para melhor visualização, no corpo deste
trabalho.
Tabela 5.3 – Exigências Físicas Materiais Pozolânicos
Exigências Físicas – NBR 12653
Propriedades Classe de Material pozolânico
N C E Material retido na peneira 45µm, % máx. 34 34 34
Adaptado da NBR 12653/1992
Figura 5.3 – Composição Granulométrica do RGN
0
20
40
60
80
100
120
0
1
2
3
4
5
6
7
0,01 0,1 1 10 100 1000 10000
VO
LUM
E A
CU
MU
LAD
O (
%)
VO
LUM
E (%
)
DIMENSÃO PARTÍCULAS (µm)
33
Figura 5.4 – Composição Granulométrica do RGAM12
Figura 5.5 – Composição Granulométrica do RGAM24
A distribuição granulométrica das amostras RGAM12 e do RGAM24 é bastante
parecida (o que está em concordância com os resultados de massa específica), mas
significativamente diferente do resíduo não ativado RGN. Através Tab. 5.3 verifica-
se que os três resíduos atendem aos requisitos da norma, o que implica uma
classificação potencial de materiais pozolânicos classe N.
0
20
40
60
80
100
120
0
1
2
3
4
5
6
7
0,01 0,1 1 10 100 1000 10000
VO
LUM
E A
CU
MU
LAD
O (
%)
VO
LUM
E (%
)
DIMENSÃO PARTÍCULAS (µm)
0
20
40
60
80
100
120
0
1
2
3
4
5
6
7
0,01 0,1 1 10 100 1000 10000
VO
LUM
E A
CU
MU
LAD
O (
%)
VO
LUM
E (%
)
DIMENSÃO PARTÍCULAS (µm)
34
5.3.3. Composição Química e Mineralógica
A análise química do resíduo de granito está apresentada na Tab. 5.4.
Tabela 5.4 – Análise Química do Resíduo de Granito
Análise Química
Composto Químico %
SiO2 67,14
Al2O3 14,92
K2O 5,18
Na2O 2,93
Fe2O3 4,40
CaO 1,91
TiO2 0,73
MgO 0,73
P.F 0,50
SiO2+ Al2O3+ Fe2O3 86,46
A amostra atendeu aos requisitos estabelecidos em norma quanto às exigências
químicas, pois o somatório das porcentagens de Si, Al e Fe estão acima de 70%
(Fig. 5.3). Isto sugere uma classificação do resíduo de granito como pozolanas
naturais (N).
Tabela 5.5 – Exigências Químicas Materiais Pozolânicos
Exigências Químicas – NBR 12653
Propriedades
Classe de Material pozolânico Amostra
N C E
SiO2+ Al2O3+ Fe2O3, % mín. 70 70 50 86,46
Perda ao fogo, % Max. 10,0 6,0 6,0 0,5
Adaptado da NBR 12653/1992
35
5.3.4. Índice de Atividade Pozolânica (IAP)
O índice de atividade pozolânica das três amostras de resíduo de granito foi
determinado de acordo com as prescrições da norma ABNT NBR 5752/1992. Os
resultados de resistência à compressão utilizados para o cálculo dos IAP’s estão
mostrados na Tabela 5.6.
Tabela 5.6 – Resultados Resistência à Compressão Axial (IAP)
Resistência Média à Compressão Axial (MPa)
Idade Rompimento
Referência RGN RGAM12 RGAM24
28 dias 34,62 24,51 23,45 25,26
Desvio Padrão 0,96 1,05 0,42 0,47
Quando se compara os resultados de resistência à compressão das amostras RGN,
RGAM12 e RGAM24 verifica-se que eles são praticamente iguais. Mas existe uma
diferença quando estes são comparados com a matriz referência.
Segundo a ABNT NBR 12653/1992, material pozolânico é aquele que possui o
índice de atividade pozolânica mínimo de 75%. De acordo com a Fig. 5.6 os
resultados demonstram que os resíduos de granito não podem ser considerados
pozolânicos.
Figura 5.6 – Índice de Atividade Pozolânica
70,80% 67,74%72,98%
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
Po
rcen
tag
em (
%)
RGN RGAM12 RGAM24
36
5.4. Caracterização da Matriz Cimentícia
5.4.1. Densidade da Massa no Estado Endurecido
Os resultados com relação densidade de massa no estado endurecido foram obtidos
através de ensaio de acordo com prescrições da ABNT NBR 13280/2005.
Os valores das densidades de cada traço estão apresentados na Fig. 5.7.
Figura 5.7 – Gráfico Comparativo da Densidade da Massa no Estado Endurecido
De um modo geral, a Fig. 5.7 mostra um crescimento de massa específica no estado
endurecido na medida em que os teores de substituição aumentam e também
dependente do tipo de materiais que foram usados como substituição (ativado por
12 horas ou 24 horas). Comparando os teores de substituição, RGN e RGAM24
possuem resultados semelhantes tanto para 10% quanto 20% de substituição. Já o
RGAM12 é a formulação com maior diferença em massa para teores de 10% e 20%
de resíduo de granito.
21382140 2142
2144
2154
21632166
2120
2125
2130
2135
2140
2145
2150
2155
2160
2165
2170
DEN
SID
AD
E (K
g/m
³)
RGN - 10% RGN - 20% RGAM1210%
RGAM1220%
REFERÊNCIA RGAM2420%
RGAM2410%
37
5.4.2. Resistência à Compressão Axial
O ensaio de resistência à compressão axial foi executado de acordo com a ABNT
NBR 7215/1996 e os resultados estão representados na Tab. 5.7.
Tabela 5.7 – Resultados Resistência à Compressão Axial
Resistência Média à Compressão Axial (MPa)
Idade Rompimento
Referência RGN 10%
RGN 20%
RGAM12 10%
RGAM12 20%
RGAM24 10%
RGAM24 20%
1 dia 28,61 23,22 19,91 21,51 21,39 23,65 18,87 3 dias 37,51 36,29 29,48 35,00 32,43 31,50 30,04 7 dias 40,28 38,62 30,82 38,43 36,12 36,27 34,97
28 dias 48,32 43,69 36,30 43,72 42,72 41,23 37,56
Ainda foram produzidos gráficos comparativos entre a matriz referência e as
matrizes com substituições. Os gráficos que estão apresentados nas figuras 5.8 a
5.10 representam as curvas de tendência durante o período de 1 a 28 dias das
matrizes.
De um modo geral, os resultados obtidos mostram que as matrizes com teores de
substituição obtiveram resultados de resistência menores quando comparados com
a matriz referência.
Figura 5.8 – Gráfico Comparativo Referência x RGN (Compressão).
R² = 0,98
R² = 0,96
R² = 0,95
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
0 5 10 15 20 25 30
Ten
são
(M
Pa)
Dias
Referência
RGN - 10%
RGN - 20%
38
Figura 5.9 – Gráfico Comparativo Referência x RGAM12 (Compressão).
Figura 5.10 – Gráfico Comparativo Referência x RGAM24 (Compressão).
As Fig. 5.8 e 5.10 mostram que, para as formulações contendo resíduo de granito
não ativado (RGN) e resíduo ativado por 24 horas (RGAM24), a resistência à
compressão diminui para uma maior substituição do cimento, durante todo o período
de 28 dias analisado. O mesmo ocorre para as formulações contendo o resíduo
ativado por 12 horas (RGAM12) (Fig. 5.9), porém as resistências são mais próximas
daquela da formulação de referência.
R² = 0,98
R² = 0,97
R² = 0,95
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
0 5 10 15 20 25 30
Ten
são
(M
Pa)
Dias
Referência
RGAM12 - 10%
RGAM12 - 20%
R² = 0,98
R² = 0,97
R² = 0,99
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
0 5 10 15 20 25 30
Ten
são
(M
Pa)
Dias
Referência
RGAM24 -
10%
39
5.4.3. Resistência à Tração na Flexão
A Tab. 5.8 apresenta os resultados do ensaio de resistência à tração na flexão
através das especificações da ABNT NBR 13279/2005. As Fig. 5.11 a 5.13
representam as curvas de tendência durante o período de 1 a 28 dias das matrizes.
Tabela 5.8 – Resultados Resistência à Tração na Flexão
Resistência Média à Compressão Axial (MPa)
Idade Rompimento
Referência RGN 10%
RGN 20%
RGAM12 10%
RGAM12 20%
RGAM24 10%
RGAM24 20%
1 dia 5,41 5,92 5,61 5,35 5,11 5,54 5,42 3 dias 5,90 6,18 6,35 5,64 5,99 5,81 6,15 7 dias 6,31 6,55 6,80 6,14 6,40 6,28 6,76
28 dias 7,16 7,35 7,34 6,45 7,39 6,69 7,76
Para as formulações contendo resíduo de granito sem ativação mecânica (RGN), as
resistências à tração na flexão foram superiores a resistência de referência durante
o período analisado, para os níveis de 10% e 20% de substituição (Fig 5.11). No
entanto, para as argamassas confeccionadas com resíduo ativado mecanicamente
por 12 ou 24 horas (RGAM12 e RGAM 24), a resistência à tração na flexão só foram
superiores a de referência quando o teor de substituição foi de 20%.
Figura 5.11 – Gráfico Comparativo Referência x RGN (Tração).
R² = 0,99
R² = 0,96
R² = 0,98
5,00
5,50
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
0 5 10 15 20 25 30
Ten
são
(M
Pa)
Dias
Referência
RGN - 10%
RGN - 20%
40
Figura 5.12 – Gráfico Comparativo Referência x RGAM12 (Tração).
Figura 5.13 – Gráfico Comparativo Referência x RGAM24 (Tração).
R² = 0,99
R² = 0,97
R² = 0,99
5,00
5,50
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
0 5 10 15 20 25 30
Ten
são
(M
Pa)
Dias
Referência
RGAM12 - 10%
RGAM12 - 20%
R² = 0,99
R² = 0,98
R² = 0,99
5,00
5,50
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
0 5 10 15 20 25 30
Ten
são
(M
Pa)
Dias
Referência
RGAM24 - 10%
RGAM24 - 20%
41
6. CONCLUSÃO
Os resultados obtidos neste trabalho permitem as seguintes conclusões:
- A substituição do cimento por resíduo de granito não representa solução
adequada de acordo com as técnicas e procedimentos estabelecidos nesta
pesquisa experimental, embora seja possível perceber algumas melhorias
pontuais nas características físicas e mecânicas das dosagens,
especificamente nos ensaios de resistência à tração na flexão.
- Os resultados de massa específica demonstram que não houve um
diferencial no que tange a tempo ativação mecânica (12 e 24 horas). Portanto,
pode-se concluir que as amostras de RGAM12 e RGAM24 são iguais
fisicamente.
- A ativação mecânica do resíduo de granito indicou que as moagens de 12 e
24 horas produziram materiais semelhantes em relação a granulometria, com
potencial pozolânico de classe N.
- Ainda que a composição química dos resíduos estudados tenha mostrado
que os quantitativos de SiO2, Al2O3 e Fe2O3, indicam um potencial pozolânico
de classe N.
- As matrizes cimentícias, com substituição de 10% e 20% do cimento por
RGN, RGAM12 e RGAM24 não apresentaram potencial pozolânico (70,8%;
67,7%;72,9% < 75%).
- A substituição do cimento por RGN, RGAM12 e RGAM24 produziu
resultados de resistência à compressão inferior ao valor de referência, em
todos os teores de substituição.
- Porém, a substituição de 20% do cimento Portland por RGN, RGAM12 ou
RGAM24 proporciona melhorias na resistência à tração na flexão quando
comparada com o valor de referêcia. O que não pode ser observado para o
teor de 10% de substituição do cimento, exceto para RGN.
De um modo geral, a utilização do resíduo de granito requer análises mais
específicas.
42
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Dada a relevância que a exploração/beneficiamento de granito representa para
construção civil e para região sudeste, sugere-se:
- Experimentos para determinação do IAP a partir de métodos
termogravimétricos e potencial elétrico.
- Avaliar expansão devido a reação álcali-sílica.
- Produzir matrizes com agregado miúdo, agregado graúdo e lama, totalmente
oriundos do processo de corte (blocos e chapas) e polimento (chapas).
43
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS INDÚSTRIAS DE ROCHAS ORNAMENTAIS. Rochas
Ornamentais no século XXI. Disponível em: <http://www.abirochas.com.br/livro.php>.Acesso
em: 7 de setembro de 2010.
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Determinação de atividade pozolânica com cimento Portland - Índice de atividade pozolânica
com cimento. Rio de Janeiro. 1992.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7211. Agregado para concreto
– especificação. Rio de Janeiro, 2005.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215. Cimento Portland –
Determinação da Resistência á compressão. Rio de Janeiro. 1996
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9776. Agregados –
Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. Rio
de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9939. Agregados –
Determinação do teor de umidade total, por secagem. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13279. Argamassa para
assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da resistência à
compressão – método de ensaio. Rio de Janeiro, 2005.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13280. Argamassa para
assentamento e revestimento de paredes e tetos - determinação da densidade de massa
aparente no estado endurecido. Rio de Janeiro, 2005.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12653. Materiais Pozolânicos.
Rio de Janeiro, 1992.
ASSOCIAÇÃO MERCOSUL DE NORMALIZAÇÃO. NBR NM 23. Cimento portland e outros
materiais em pó - Determinação da massa específica. 2000
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248. Agregados -
determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2003.
CHIODI FILHO, C. Aspectos Técnicos e Econômicos do Setor de Rochas Ornamentais.
Séries Estudos e Documentos, n° 28, 75p. Rio de Janeiro, 1995.
44
COIMBRA FILHO, C. G. Relação entre Processo de Corte e Qualidade das Superfícies
Serradas de Granitos Ornamentais. Dissertação. (Mestrado em Geotecnia) – USP, São
Paulo, 2006.
ESTELLIN Jr., Antônio. Serragens de Granito para Fins Ornamentais. Boletim Técnico da
Escola Politécnica da USP, Departamento de Engenharia de Minas. São Paulo, 1998.
GONÇALVES, J. P.; MOURA, W. A.; MOLIN, D. C. C.. Avaliação da influência da utilização
do resíduo de corte de granito (RCG), como adição, em propriedades mecânicas do
concreto. Porto Alegre - RS, jan. /mar. 2002. v.2, n.1, p. 53-68.
KASCHNER, D. Modernização e a Falta de Crédito. Pedras do Brasil, 2004, n° 29.p.92-98.
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02 setembro 2010.
MCDONOUGH, Willian. Uma nova agenda para a arquitetura. In: Nesbitt, Kate (Org). São
Paulo: Cosac Naify, 2006. p. 427-440.
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2002. p. 92-101. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/ce/v48n306/10685.pdf >. Acesso
em: 28 de agosto de 2010.
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SANTO, H. M. I. E. Procedimentos para uma certificação da construção sustentável.
Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de
Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil – Reabilitação de Edifícios.
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<http://dspace.fct.unl.pt/bitstream/10362/4045/1/Santo_2010.pdf>. Acesso em: 06 de
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SOUSA, J. G. Análise Ambiental do Processo de Extração e Beneficiamento de Rochas
Ornamentais com Vistas a Uma Produção Mais Limpa: Aplicação em Cachoeiro de
Itapemirim – ES. Juiz de Fora, 2007. 42p. Disponível em:
<http://www.ufjf.br/analiseambiental/files/2009/11/Jos%C3%A9-Gon%C3%A7alves-de-
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45
<http://www.redeaplmineral.org.br/biblioteca/rochas
ornamentais/A%20INDUSTRIA%20DE%20ROCHAS%20ORNAMENTAIS.pdf> Acesso em:
29 de agosto de 2010.
46
9. ANEXOS
RGN
RGAM12
Size (µm)0.010
0.011
0.013
0.015
0.017
0.020
0.023
0.026
0.030
0.035
0.040
0.046
0.052
0.060
0.069
0.079
0.091
0.105
Volume In %
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Size (µm)0.105
0.120
0.138
0.158
0.182
0.209
0.240
0.275
0.316
0.363
0.417
0.479
0.550
0.631
0.724
0.832
0.955
1.096
Volume In %
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.10
0.17
0.28
0.43
0.61
0.83
1.07
Size (µm)1.096
1.259
1.445
1.660
1.905
2.188
2.512
2.884
3.311
3.802
4.365
5.012
5.754
6.607
7.586
8.710
10.000
11.482
Volume In %
1.31
1.56
1.79
2.00
2.18
2.35
2.51
2.65
2.80
2.94
3.08
3.23
3.37
3.52
3.67
3.80
3.91
Size (µm)11.482
13.183
15.136
17.378
19.953
22.909
26.303
30.200
34.674
39.811
45.709
52.481
60.256
69.183
79.433
91.201
104.713
120.226
Volume In %
3.99
4.03
4.02
3.97
3.86
3.72
3.56
3.37
3.16
2.94
2.70
2.44
2.16
1.84
1.50
1.14
0.79
Size (µm)120.226
138.038
158.489
181.970
208.930
239.883
275.423
316.228
363.078
416.869
478.630
549.541
630.957
724.436
831.764
954.993
1096.478
1258.925
Volume In %
0.49
0.14
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Size (µm)1258.925
1445.440
1659.587
1905.461
2187.762
2511.886
2884.032
3311.311
3801.894
4365.158
5011.872
5754.399
6606.934
7585.776
8709.636
10000.000
Volume In %
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
47
RGAM24
